(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マフラーのチャンバにテクスチャライズされた繊維材料を充填する方法であって、
ワンド上のノズルがチャンバ内に収容されるようにマフラー内に前記ワンドを伸ばす工程を有し、前記ノズルは近位端及び遠位端を備え、これらの近位端と遠位端の間に軸Ａが伸びており、
更に、テクスチャライズされた繊維材料の流れを、前記ノズルの第１通路から前記チャンバに向かって前記軸Ａに対して少なくとも９０度の角度で放出する工程と、
前記ノズルの第２通路から前記テクスチャライズされた繊維材料の流れ内に指向性噴流を放出して、前記テクスチャライズされた繊維材料の流れを前記軸Ａに対して９０度未満の鋭角に向け直す工程と、
を有する方法。
【請求項２】
更に、管を介して前記マフラー内に前記ノズルを挿入する工程と、前記チャンバ内に突出するように前記管の端部から前記ノズルを伸ばす工程とを備えた請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、前記テクスチャライズされた繊維材料の流れを放出している間に前記軸Ａ周りに前記ノズルを回転させる工程を備えた請求項２に記載の方法。
【請求項４】
更に、マフラーの内部バッフル内の開口部を、前記ノズルの前記遠位端を用いて前記開口部を塞ぐことによりシールする工程を備えた請求項３に記載の方法。
【請求項５】
更に、前記ノズルの前記近位端を用いて前記管の前記端部を塞ぐ工程を備えた請求項４に記載の方法。
【請求項６】
更に、前記ノズルを前記チャンバ内においてこのチャンバを画定するマフラーの第１の内部バッフルに隣接して設ける工程と、テクスチャライズされた繊維材料を前記ノズルから前記第１の内部バッフルと向かい合って配置された前記チャンバを画定する第２の内部バッフルの方に向ける工程とを備え、前記テクスチャライズされた繊維材料をより均一に分布させ前記チャンバを効率的に充填する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
更に、前記向け直されたテクスチャライズされた繊維材料の流れの方向を調整するために、前記テクスチャライズされた繊維材料の流れの圧力に対して前記指向性噴流の圧力を増加させ又は減少させる工程を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項８】
更に、前記チャンバにテクスチャライズされた繊維材料を充填する間に前記充填方向を変化させる工程を備えた請求項７に記載の方法。
【請求項９】
マフラーにテクスチャライズされた繊維材料を充填するための装置であって、
テクスチャライジングガンと、
圧力下の空気を前記テクスチャライジングガンに供給する第１空気源と、
繊維材料を前記テクスチャライジングガンに供給する繊維材料源と、
同様に圧力下の空気を供給する第２空気源と、
近位端と遠位端とを有し、これらの近位端と遠位端の間に軸Ａが伸びているワンド及びノズルのアセンブリと、を備え、
前記ワンド及びノズルのアセンブリは、テクスチャライズされた繊維材料を前記テクスチャライジングガンから受け入れ、テクスチャライズされた繊維材料の流れを第１通路に沿ってマフラーのチャンバの方向へ向けるための第１通路と、圧力下の空気を前記第２空気源から受け入れ、前記テクスチャライズされた繊維材料の流れを所望の充填方向に向け直すように、前記テクスチャライズされた繊維材料の流れ内に第２通路に沿って指向性噴流を向けるための第２通路とを有し、
前記第１通路は、前記テクスチャライズされた繊維材料の流れを、前記チャンバに向かって前記軸Ａに対して少なくとも９０度の角度で放出するために使用することができ、
前記テクスチャライズされた繊維材料の流れを前記指向性噴流と衝突させることにより生じた前記所望の充填方向は、前記軸Ａに対して９０度未満の鋭角をなす、マフラーにテクスチャライズされた繊維材料を充填するための装置。
【請求項１０】
前記テクスチャライズされた繊維材料の流れを前記指向性噴流と衝突させることにより生じた前記所望の充填方向は、前記軸Ａに対して４５度以下の鋭角をなす請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２通路が前記軸Ａと平行である請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、マフラー製品分野に関し、特に、マフラーにテクスチャライズされた繊維材料を充填する、指向性気流を利用する新規な装置及び新規な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気マフラーは、マフラーを通り抜ける排出ガスにより生じた音を吸収し減衰させるために、マフラーの内部に吸音材料をしばしば備える。多くの形式の排気マフラーが、複数の部品を機械的に接合してマフラーの外殻を形成することにより製造される。例えば、一般的なタイプの排気マフラーとしてスパンマフラーが知られている。スパンマフラーは、材料のシートを所望の形状に形成してマフラーの本体を形成し、溶接や圧着によりこの本体にエンドキャップを取り付けてマフラーの外殻を形成することにより製造される。もう１つの一般的なタイプの排気マフラーはクラムシェルマフラーであり、溶接や圧着により上部を下部に接合することにより組み立てられる。スパンマフラー及びクラムシェルマフラーのいずれも、一般にバッフル又はパーティションにより複数のチャンバに分割され、マフラーからガスを出し入れするために、チャンバ間にまたがる穿孔された注入管及び排出管を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
排気マフラーを充填するために用いられる一般的な材料は、連続的繊維材料である。一般に繊維は１つ又はそれ以上のマフラーチャンバを充填し、テクスチャライズされた、即ち、「バルクアップされた」形態でマフラー内にしばしば入れられる。１つの手法では、バルクアップした繊維は、組み立てられたマフラーシェル内に注入又は排出管のどちらか一方を介して強制的に入れられる。最高の性能のためには、バルクアップされた繊維が組み立てられたマフラーシェルの空洞内に強制的に入れられる時に、バルクアップされた繊維の概して均一な分布及び充填密度を実現することが重要である。この機能をより良く果たす、改良されたマフラー充填方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で説明されたように本発明の目的に基づき、改良されたノズルが、テクスチャライズされた繊維材料をマフラーのチャンバ内に供給するために実現されている。ノズルは、（ａ）テクスチャライズされた繊維材料を第１通路に沿った方向に向けるための出口を有するテクスチャライズされた繊維材料の通路と、（ｂ）テクスチャライズされた繊維材料を所望の充填方向に向け直すように第１通路を遮る第２通路に沿った方向に指向性噴流を向けるための吐出口を有する指向性噴流通路と、を有する本体を備える。ノズルの本体は、更に、エンドキャップを備えてもよい。エンドキャップは、指向性噴流通路の直交流チャネル部を形成する。
【０００５】
より具体的には、ノズルは、近位端、遠位端、及び近位端から遠位端に伸びている軸Ａを備えている。第１通路は軸Ａとの間で角Ｂを形成し、第２通路は軸Ａとの間で角Ｃを形成し、Ｃ＜Ｂである。テクスチャライズされた繊維材料をよどみなく、安定し、途切れずに供給し、同時にマフラーチャンバの一層均一な分布及び充填密度をもたらすことを保証する、特に有用な１つの実施形態において、角Ｂ≧９０°であり、角Ｃ≦４５°である。この形状を用いて、所望の充填方向により軸Ａとの間で鋭角が形成され、より効率的にマフラーチャンバを充填することを可能にする。
【０００６】
本発明のもう１つの側面に基づき、マフラーのチャンバにテクスチャライズされた繊維材料を充填する方法が実現される。その方法は、ワンド上のノズルがチャンバ内に収容されるように、マフラー内に伸ばす工程と、ノズルの第１通路からチャンバ内にテクスチャライズされた繊維材料の流れを放出する工程と、ノズルの第２通路からテクスチャライズされた繊維材料の流れ内に指向性噴流を放出し、それによりテクスチャライズされた繊維材料の流れがチャンバを一層効率的に充填するように向け直される工程とを有する。
【０００７】
より具体的には、その方法は、テクスチャライズされた繊維材料がノズルからよどみなく流れることを保証するように、テクスチャライズされた繊維材料の流れをノズルの軸Ａに対して少なくとも９０度の角度で放出する工程を備える。更に、その方法は、テクスチャライズされた繊維材料の流れを指向性噴流と衝突させることにより、テクスチャライズされた繊維材料の流れを軸Ａに対して９０度未満の鋭角に向け直す工程を備える。テクスチャライズされた材料の流れの圧力に対して指向性噴流の圧力を増加させ又は減少させることにより、向け直したテクスチャライズされた繊維材料の流れの所望の充填方向を調整することができる。したがって、その方法は、チャンバにテクスチャライズされた繊維材料を充填する間の所望の充填方向を変化させる工程も備える。
【０００８】
その方法は、管を介してマフラー内にノズルを挿入する工程、及びチャンバ内に突出するように管の開放端からノズルを伸ばす工程も備える。そしてノズルは、テクスチャライズされた繊維材料の流れをチャンバ内に放出している間に軸Ａ周りに回転される。さらに、その方法は、マフラーの内部バッフル内の開口部を、ノズルの端部を用いて開口部を塞ぐことによりシールする工程を備える。このことは、ノズルを介して供給されたテクスチャライズされた繊維材料を、マフラーの所望のチャンバ内に保持するように作用する。
【０００９】
本発明の更にもう１つの側面に基づき、マフラーにテクスチャライズされた繊維材料を充填するための装置が実現される。その装置は、テクスチャライジングガンと、圧力下の空気をテクスチャライジングガンに供給する第１空気源と、繊維材料をテクスチャライジングガンに供給する繊維材料源とを備える。加えてその装置は、第２空気源と、テクスチャライズされた繊維材料をテクスチャライジングガンから受け入れ、テクスチャライズされた繊維材料の流れを第１通路に沿ってマフラーのチャンバ内に導くための第１通路と、圧力下の空気を第２空気源から受け入れ、テクスチャライズされた繊維材料の流れを所望の充填方向に向け直してチャンバの一層効率的な充填をもたらすように、テクスチャライズされた繊維材料の流れ内に第２通路に沿って指向性噴流を向けるための第２通路とを有するワンド及びノズルのアセンブリとを備える。ノズルの本体は、更に、第２通路の直交流チャネル部を形成するエンドキャップを備える。
【００１０】
さらにノズルは、近位端、遠位端、及び近位端から遠位端に伸びている軸Ａを備えている。第１通路は軸Ａとの間で角Ｂを形成し、第２通路は軸Ａとの間で角Ｃを形成し、Ｃ＜Ｂである。特に有用な１つの実施形態において、角Ｂ≧９０°であり、角Ｃ≦４５°である。この形状の結果として、所望の充填方向により、テクスチャライズされた繊維材料を効率的かつ均一にマフラーのチャンバ内に分布させるのに有用な鋭角が、軸Ａとの間で形成される。
【００１１】
下記の説明において、単に本発明の実施に最適ないくつかのモードの図解として、本発明のいくつかの異なる実施形態が示され説明される。当然のように、本発明は他の異なる実施形態をとることができ、そのいくつかの詳細を、全て本発明から逸脱することなく様々な明らかな側面において変更することができる。したがって、図面および説明は、本質的に例示的であり、制限的ではないとみなされる。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成している添付図面は、本発明のいくつかの側面を例示し、説明と共に本発明のいくつかの原理を説明する役割を果たす。その図面において：
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の装置の概略的なブロック図である。
【図２】ノズルと、ノズルを通過する第１および第２通路を示す側面図である。
【図２Ａ】角Ｃを示す概略図である。
【図３Ａ】それにより本装置がテクスチャライズされた繊維材料をマフラーのチャンバに充填するために用いられる、マフラー及び本発明の方法を示す異なる概略断面図である。
【図３Ｂ】それにより本装置がテクスチャライズされた繊維材料をマフラーのチャンバに充填するために用いられる、マフラー及び本発明の方法を示す異なる概略断面図である。
【図４Ａ】本発明の方法を示す部分断面及び概略詳細図である。  本発明の好ましい本実施形態について言及が詳細になされ、その例が添付図面に図示される。
【図４Ｂ】本発明の方法を示す部分断面及び概略詳細図である。  本発明の好ましい本実施形態について言及が詳細になされ、その例が添付図面に図示される。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで本発明の装置１０を概略的に図示している図１を参照する。装置１０は、マフラーのチャンバ内に詰め込むために、圧縮空気を繊維材料と強制的に接触させ、それによりその材料をテクスチャライズするための、当該技術分野でよく知られた形式のテクスチャライジングガン１２を備える。そのようなテクスチャライジングガン１２は、例えば、本発明の譲受人により所有される米国特許５，９７６，４５３号明細書（Ｎｉｌｓｓｏｎ他）に開示されている。米国特許５，９７６，４５３号明細書の記載全体は、引用により本明細書に組み込まれる。加圧空気の第１空気源１４、及び連続繊維材料源１６は、全てテクスチャライジングガン１２に接続されている。更に具体的には、繊維材料の（多繊維の）ロープが、繊維材料源１６からテクスチャライジングガン１２に供給される。繊維材料のロープは、好ましくは直線繊維材料の多数撚りのロープであるが、任意の適当な繊維材料が用いられてもよいことを理解されたい。ロープは、テクスチャライジングガン１２に供給されるとテクスチャライジングチャンバに入る。第１空気源１４からの加圧空気の計量された流れも、テクスチャライジングチャンバに導入される。
【００１４】
テクスチャライジングガン１２のテクスチャライジングチャンバ内の圧縮空気はロープの個々の繊維材料を分離し混転させ、結果として生じるテクスチャライズされた繊維材料は、圧縮空気によりテクスチャライジングガンから概して符号２０により指定されたワンドの中に推進される。ワンド２０は中空で、ノズル２２及び延長部２４を備える。以下でより詳細に説明されるように、テクスチャライジングガン１２からのテクスチャライズされた繊維材料がワンド２０を経由して第１又はテクスチャライズされた材料の通路２８に沿って運ばれると同時に、第２空気源２５からの加圧空気がワンドを経由して第２又は指向性噴流の通路３０に沿って進む。
【００１５】
ここでノズル２２の詳細を示している図２を参照する。図２中に図示されるように、ノズル２２は、テクスチャライズされた材料のための第１通路２８及び第２空気源２５からの加圧空気を受けるための第２通路３０を備える本体２６からなる。図示のように、ノズル２２は、近位端から遠位端に長軸方向Ａが伸びている延長部２４に接続された近位の又は入口端３２と遠位端３４とを備えている。また本体２６は、ねじ３８を用いて適切な位置で支えられたエンドキャップ３６を備えている。エンドキャップ３６は、第２又は指向性噴流の通路３０の直交流チャネル部４０を形成する。
【００１６】
更に図２に図示されるように、第１通路２８は、テクスチャライズされた繊維材料の流れが軸Ａとの間で夾角Ｂを形成する第１通路４６に沿って放出されるようにノズル２２の側壁４４内に形成された出口４２を備える。一般的に夾角Ｂ≧９０°である。第１通路は軸Ａと９０°の角度を形成するように設計されているが、テクスチャライズされた材料は、短半径の通路に起因して、広く開いた角度（＞１２０°）で主通路を通して流れていく傾向がある。
【００１７】
対照的に、第２通路３０は、テクスチャライズされた繊維材料を新しい又は所望の充填方向５２に向け直すように第１通路２８内のテクスチャライズされた繊維材料を遮る第２通路に沿った方向に指向性噴流５０を向ける吐出口４８を備える。図２Ａに概略的に図示されるように、第２通路及び指向性噴流５０は軸Ａ又は軸Ａに平行な直線と４５°以下の夾角Ｃを形成する。図２に図示される実施形態において、吐出口４８は出口４２の開口部内に配置され、指向性噴流５０が軸Ａに平行な直線に沿って向け戻されることにより角Ｃを０°に形成している。
【００１８】
第１通路４６のテクスチャライズされた繊維材料の流れと第２通路５０の指向性噴流との幾何形状が合わさって、新しい方向５２が軸Ａと鋭角Ｄを形成することを確実なものとする。テクスチャライズされた繊維材料のための所望の充填方向５２の鋭角Ｄが、繊維材料が延長部２４の方向に向かって吹き戻されることを確実なものとすることは、理解されるであろう。以下でより詳細に説明されるように、このことは、テクスチャライズされた繊維材料をより良く分布させること及びマフラーのチャンバをより効率的に充填することを確実なものとする。
【００１９】
ここで、本発明の方法が図３Ａ、３Ｂ、４Ａ及び４Ｂを参照して説明される。図３Ａ及び３Ｂは概して符号１００により指定されるマフラーアセンブリを開示している。図示されたマフラーアセンブリ１００は、本体部１０２及びエンドキャップ１０４を備えている。概して本体部１０２及びエンドキャップ１０４は金属又は合金材料から形成されるが、本体部及びエンドキャップのために任意の適当な材料が使用されてもよいことを理解されたい。本体部１０２及びエンドキャップ１０４は、例えば本体部１０２用のマンドレル周囲への形成や、又はエンドキャップ１０４用のプレス加工など、任意の適当な成形プロセスを用いて形成され得る。概して本体部１０２及びエンドキャップ１０４は、本体部が例えば溶接や圧着のような任意の適当な方法を用いてエンドキャップと接続されることで、完成されたマフラーアセンブリ１００が細長い楕円形を有するように形成される。しかしながら、例えばクラムシェルマフラー構造を含む他の形状及び構造が使用され得ることも理解されたい。
【００２０】
図示された実施形態において、出入口１０６及び１０８がエンドキャップ１０４内に設けられている。出入口１０６、１０８は、エンドキャップ１０４上又は内に、任意の適当な態様で形成され得る。可能な限り最良の繊維の分布のために、出入口１０６及び１０８は軸方向及び半径方向のノズル２２の移動を許すべきである。図示された実施形態ではマフラー管１１０、１１２は出入口１０６及び１０８内にそれぞれ支えられている。
【００２１】
マフラーアセンブリ１００は概して１つ又はそれ以上の内部構造を収容している。図示された実施形態において、マフラーアセンブリ１００は、マフラーアセンブリ１００の内部空洞を３つのチャンバ１１８、１２０、１２２に分割する２つのバッフル１１４、１１６を備えている。第１チャンバ１１８はエンドキャップ１０４とバッフル１１４との間に設けられる。第２又は中間チャンバ１２０は２つのバッフル１１４、１１６の間に設けられる。第３チャンバ１２２はバッフル１１６とエンドキャップ１０４との間に設けられる。内部管１２４は２つのバッフル１１４、１１６を貫いて伸びており、第１チャンバ１１８と連通している第１端部１２６及び第３チャンバ１２２と連通している第２端部１２８を有している。フランジ付開口部１３２は、バッフル１１６内に設けられている。開口部１３２は、以下に説明されるように、開口部１０６と軸上で一直線であり、バッフル１１６における管１１０の挿入及びそれに続く固定を容易にするための大きさ及び形状にされている。
【００２２】
第２チャンバ１２０は、ワンド２０を、開口端１３０から伸長して出口４２及び吐出口４８を備えているノズル２２まで管１１０の中に挿入することにより、テクスチャライズされた繊維材料で充填される。図示のように、ノズル２２の近位端３２は、管の端部１３０に保持され、実質上管の端部１３０を閉じる。そして管１１０及びワンド２０は、出入口１０６を貫いてマフラーアセンブリ１００の中に伸長される。管１１０及びワンド２０は、ノズル２２の自由又は遠位端３４がバッフル１１６内の開口部１３２内に保持されるまで進められる。図示のように、ノズル２２は、バッフル１１６内で開口部１３２に結合し開口部１３２を塞ぐ又はシールするように適合されたオプションのシール用リング６０を保持してもよい。図４Ａに図示されるように、管１１０及びノズル２２がマフラーアセンブリ１００の中に適切に配置された場合、ノズルの近位端３２が管１１０を閉鎖し、ノズルの遠位端３４がシール用リング６０によりバッフル１１６の開口部１３２をシールし、ノズルの出口４２がチャンバ１２０に対して開放される。そしてテクスチャライズされた繊維材料が、ノズル２２の第１通路２８及び出口４２を通してチャンバ１２０に放出される。同時に、加圧空気に第２通路３０を通過させることにより、吐出口４８を通して指向性噴流が供給又は放出される。ワンド２０及びノズル２２を軸Ａ周りに回転させ、指向性噴流の力を変化させることにより、テクスチャライズされた繊維材料がノズル２２からチャンバ１２０内に供給される方向を制御することが可能になる。例えば、テクスチャライズされた繊維材料が上向き、下向き、及び横向きにすべての方向に放出されるように、ワンド２０及びノズル２２が軸Ａ周りに３６０°又はそれ以上回転されてもよい。したがって、最も効率的、効果的、且つ均一にチャンバを充填することを保証するために必要に応じて、テクスチャライズされた繊維材料の流れの充填方向をチャンバの充填プロセスの間に変更することができる。上述のように、テクスチャライズされた繊維材料でチャンバ１２０を充填している間、繊維材料がチャンバ１２０から出ないように、ノズル２２の端部がバッフル１１６内の開口部１３２を塞ぐ。
【００２３】
チャンバ１２０が繊維材料で充填された後、開口部１３２の周囲の辺縁において端部１３０がバッフル１１６に結合するように管１１０が動作矢印Ｇの方向に進められるにつれて、ワンド２０が管１１０内に後退されるように動作矢印Ｆの方向にわずかに引き戻される（図４Ｂを見よ）。このことは、繊維材料がチャンバ１２０内に維持されチャンバ１２２内に入らないことを保証する。そしてワンド２０がパイプ１１０から完全に取り除かれる。そして、溶接、開口部内での膨張又は他の方法により、管１１０がフランジ付開口部１３２内でバッフル１１６に接続又は固定される。
【００２４】
一般に、テクスチャライズされた繊維材料は、約１ｂａｒから約６ｂａｒの間の圧力下でテクスチャライジングガン１２から第１通路２８及び出口４２を通って供給される。対照的に、指向性噴流は、約１ｂａｒから約８ｂａｒの間の圧力の加圧空気を第２通路３０に沿って吐出口４８まで導くことにより、第２通路５０に沿って供給される。指向性噴流の圧力が大きいほど、より多くのテクスチャライズされた繊維材料がバッフル１１４に向かって鋭角に向け直される。ノズル２２はバッフル１１６に隣接して設けられているので、ここで指向性噴流５０によりバッフル１１４に向かって充填方向５２沿った方向に向け直されたテクスチャライズされた繊維材料は、マフラーアセンブリ１００のチャンバ１２０の全体にわたり、テクスチャライズされた繊維材料のより均一な分布及び充填密度をもたらす。
【００２５】
充填プロセスの全体にわたり、空気が圧力下でバッフル１１４、１１６を通ってチャンバ１１８、１２２内に漏れることを理解されたい。空気は管１２４を経由してチャンバ１２２からチャンバ１１８に自由に通り抜けることができ、チャンバ１１８からの空気は管１１２を経由して周囲環境に自由に通り抜けることができる。このことは、さもなければ充填プロセスを減速させ又はアセンブリに損害すら与えるかもしれないマフラーアセンブリ１００のチャンバ１１８、１２０、１２２内部における気圧の増加を防止する。しかしながら、必要であれば、空気を迅速に除去し、ワンド２０を介してチャンバ１２０内にテクスチャライズされた繊維材料を充填することを促進するように、真空発生装置が管１１２の端部に接続されてもよいことを理解されたい。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態の上述の説明は、図解や説明を旨として提示されたものである。網羅的であることや、本発明を開示されたまさにその形態に限定することは意図されていない。上述の教示を踏まえて自明の改良や変形が可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実用的応用の最良の説明を提供するために選択及び説明され、それにより当業者が本発明を、意図された特定の用途に適するように様々な実施形態で様々な改良と共に利用することを可能とした。そのようなすべての改良及び変形は、公正に、法的に、及び正当に権利が付与された幅に基づき解釈された時の添付の特許請求の範囲により定義された本発明の範囲に含まれる。図面及び好ましい実施形態は、特許請求の範囲の通常の意味をその公正且つ広い解釈において決して限定せず、それが意図されたものでもない。
【図１】
0005801292.tif 000002
【図２】
0005801292.tif 000003
【図２Ａ】
0005801292.tif 000004
【図３Ａ】
0005801292.tif 000005
【図３Ｂ】
0005801292.tif 000006
【図４Ａ】
0005801292.tif 000007
【図４Ｂ】
0005801292.tif 000008